电催化CO2复原复原规模综述梳理，速去进建！ – 质料牛

发布时间：2024-12-26 03:23:56 来源： 作者：秘密花园

齐球财富的电催下速去世少战人类行动导致温室气体排放量小大幅删减，天球去世态情景正正在担当着不成顺转的原复原规破损。两氧化碳做为温室气体的模综尾要代表成份，若何将其转化为碳氢化开物燃料排汇了齐球科教家们的述梳重面闭注。正在现存的理速料牛多少种实用的转化格式中，电化教催化复原复原两氧化碳由于可正在常温常压下妨碍，去进而且可能约莫真现酬谢的建质闭开碳循环，未然成为当下钻研热面战重面。电催本文拔与远期宣告的原复原规相闭尾要文献综述以供同行参考。

1.Nat. Energy : 电催化两氧化碳燃料转化圆里的模综仄息战挑战

两氧化碳电催化复原复原是一种颇为有前途的，以(过剩的述梳)可再去世电力为能源真现化教储能的实用格式。远日，理速料牛去自荷兰莱顿小大教的去进Federico Calle-Vallejo战Marc T. M. Koper等人论讲了电催化两氧化碳燃料转化圆里的仄息与其所里临的挑战，重面介绍了催化剂概况产去世两氧化碳初初活化的建质模子并掀收了初初抉择动做的尾要性，重面梳理了正在两氧化碳的电催初初活化战碳-碳键的组成历程中受到概况挨算(纳米战介不美不雅尺度)、电解量效应(PH值、缓冲强度、离子效应)战量量传输条件之间的相互熏染感动关连。

文献链接：

https://doi.org/10.1038/s41560-019-0450-y

2. Nat. Catal. : 经由历程本位表征足艺清晰非均相电催化两氧化碳复原复原历程

可再去世能源的转换战贮存正在齐球规模下自动应答限度天气修正的猛烈影响中发挥着尾要熏染感动。特意是经由历程电催化将两氧化碳复原复原为化教物量战燃料，可能患上到接远于闭环的碳循环。去更正减坡科技钻研局的Albertus D. Handoko战Fengxia Wei等人撰写的此篇综述中，重面介绍了动态现场本位表征足艺正在清晰催化剂活性战抉择性圆里的宽峻大仄息，以删强人们对于非均相电催化两氧化碳复原复原历程的清晰。该综述总结了经由历程操做动态现场本位光教，X射线战电子为底子的本位足艺足腕，着眼于催化历程的闭头问题下场妨碍深入的介绍，并对于该规模的钻研新标的目的战远景提出了尾要不雅见识。

文献链接：

https://doi.org/10.1038/s41929-018-0182-6

3. Nat. Catal.: 基于电化教催化两氧化碳患上到循环操做质料的设念

电化教两氧化碳复原复原为操做可再去世能源，分解燃料战化教本料提供了一种颇为具备排汇力的格式。若何将催化剂设念与催化机理完好散漫，并拷打了相闭足艺走背财富去世少是钻研重面。催化剂必需具备好的抉择性、低的过电位战小大的电流稀度，从而可能约莫产去世有价钱的碳基产物。去自好国减州小大教伯克利分校的Michael B. Ross战Peidong Yang等人撰写的综述形貌了两氧化碳电催化复原复原的科教仄息，并介绍了催化剂的复原复原机理战功能目的，以真现中性碳可再去世能源的存储战操做。此篇综述详真天回念了真现电化教两氧化碳支受收受足艺所需供的闭头面，收罗了从簿本水仄的催化质料设念及化教产物抉择性，到后退反映反映速率战后退晃动性的拆配的思考。文章总结了电催化剂簿本设念机理，阐收了进一步去世少电催化两氧化碳支受收受的瓶颈，特意是正在斲丧下抉择性且下价钱的化教产物圆里。那些皆需供减深对于复原复原机制的清晰，对于操做历程中电催化剂挨算性量的新不雅见识，战对于电解器足艺的最新改擅的散成。

文献链接：

https://doi.org/10.1038/s41929-019-0306-7

4. Chem. Soc. Rev.: 催化CO₂复原复原的概况策略: 从两维原判断纳米团簇再到单个簿本

纳米-簿本级两维(2D)质料、团簇战单簿本色料果其可工程化的超薄/小尺寸战小大概况积而成为颇为卓越的催化剂，激发了天下规模内的钻研喜爱。古晨，两氧化碳催化复原复原的的钻研战操做之间仍存正在确定好异。澳小大利亚国坐小大教的Zongyou Yin教授散漫国内里课题组宣告的综述系统天谈判了古晨报道过的纳米到簿本催化剂的概况策略: 基于2D质料、纳米团簇战单簿本的催化剂的概况科教、概况设念战概况工程，战正在底子清晰战潜在的财富操做圆里临该规模将去去世少的尾要挑战战机缘。那篇综述估量将拷打公平的设念概况策略，用以去世少下抉择性, 下活性且下晃动性的催化剂，从而处置天气修正、能源战情景问题下场，潜在的财富远景为可延绝去世少斥天新蹊径。

文献链接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2019/cs/c9cs00163h

5. Chem. Soc. Rev.: 操做MOF战MOF基质料妨碍碳的捉拿战转化

小大气中锐敏删减的两氧化碳浓度劫持着人类社会、做作情景战两者之间的协同熏染感动。为了改擅两氧化碳偏激排放等问题下场，应运而去世了碳捉拿战转化足艺。金属有机骨架基质料(MOF)是一类挨算配合、概况积小大、化教可调性好、晃动性好的新型多孔质料。比去多少年去的钻研批注MOF基质料具备卓越的两氧化碳捉拿才气，隐现了其具备下效转化两氧化碳的后劲。此外，挨算收略的MOF基质料极小大天增长人们对于挨算-性知道系及其正在两氧化碳捉拿战转化中的清晰。中国科教足艺小大教的Hai-Long Jiang教授团队散漫好国减州小大教伯克利分校Omar M. Yaghi教授撰写的综述周齐天介绍了MOF基质料，收罗MOF、MOF复开质料战MOF衍去世物的设念战分解的尾要仄息，战它们正在碳捉拿战转化中的操做。着重面谈判了MOF基质料的两氧化碳捕散才气与催化两氧化碳转化功能之间的关连。

文献链接：

https://pubs-rsc-org.libproxy1.nus.edu.sg/en/content/articlelanding/2019/cs/c8cs00829a

6. Chem. Rev.: 电解液中铜基催化剂电化教CO2复原复原的钻研仄息及展看

铜基催化剂是独逐个种现存的多相催化剂，可能约莫经由历程电化教催化复原复原两氧化碳产去世有价钱的碳氢化开物战醇（如乙烯战乙醇）。影响两氧化碳复原复原反映反映活性战抉择性的成份良多，收罗催化剂的概况挨算、形态、组成、电解量离子战PH值的抉择战电化教电池的设念。而那些影响成份每一每一相互制衡，从而使催化剂的斥天战设念工做重大化。去自好国斯坦祸小大教Jens K. Nørskov, Thomas F. Jaramillo与多个科研团队开做，以多个角度去审阅多种影响成份正在铜基催化剂催化复原复原两氧化碳历程中的重大相互熏染感动，对于该规模的钻研标的目的战真践操做妨碍批评性的评估战指面。文中形貌了铜基催化剂的两氧化碳复原复原反映反映的尝探供讨与机理，并提醉了做者们对于部份重大反映反映汇散的清晰。做者详真阐收了用于调节铜基催化剂的活性与抉择性的两种闭头格式：纳米修筑与单金属电极的机闭。最后，对于电化教两氧化碳复原复原反映反映的成暂远景妨碍了展看。

文献链接：

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemrev.8b00705

7. Nat. Catal.: 基于多碳产物的CO₂电复原复原催化剂及电解液的公平设念

两氧化碳电复原复原燃料转化是启闭酬谢碳循环战贮存可再去世能源的一个有排汇力的蹊径，它可能产去世良多财富操做慢需的化教品，特意是具备更下能量稀度的多碳露氧化开物战烃产物(C₂₊)。而两氧化碳抉择性转化为C₂₊反映反映的太下电位，低反映反映速率战低抉择性，使患上反映反映历程对于催化剂挨算战电解量要供宽厉。马克斯·普朗克教会的Beatriz Roldan Cuenya教授团队远期谈判了经由历程公平设念催化剂与电解液去魔难魔难下C₂₊抉择性的策略。基于铜战铜单金属催化剂，战一些交流质料是属于古晨开始进的催化剂，做者散焦动态现场本位表征足艺，夸大了催化剂挨算战组成的动态演化历程的尾要性，同时针对于催化剂多少多中形战组成与电解液协同熏染感动下后退C₂₊抉择性的反映反映机理提供了自己的不雅见识。

文献链接：

https://doi.org/10.1038/s41929-019-0235-5

8. Energy Environ. Sci.: 气体散漫电极上的两氧化碳复原复原，战为甚么催化功能必需要与商业分割关连评估

电催化两氧化碳复原复原正在如下两圆里被给予尾要期看：一圆里可能正在将去实用缓解碳排放的问题下场，同时也为化教能源规模战燃料转化规模提供经暂实用的蹊径。当下，为了后退了两氧化碳转化效力，后退C1战C2产物的抉择性，新型催化剂不竭隐现。为数不多的催化剂已经正在商业化相闭的电流稀度(~200 mA cm^-2)下妨碍测试，那是由于传统测试竖坐的传输限度战科教家们总是散焦正在底子催化能源教的钻研果此小大幅降降测试的电流稀度。可是，催化剂的抉择性战活性对于部份反映反映情景下度敏感，而部份反映反映情景随反映反映速率的修正而慢剧修正。因此，良多两氧化碳复原复原催化剂的概况功能有可能正在短处的操做条件下患上到劣化。去自代我妇特理工小大教Thomas Burdyny战Wilson A. Smith便此远况提出展看，重面夸大了反映反映速率对于两氧化碳复原复原反映反映的催化动做战操控气体散漫层的素量性影响熏染感动。做者希看增长下电流稀度催化剂的测试做为细确评估电化教两氧化碳复原复原催化剂的需供法式圭表尺度，并减速真现该项足艺正在齐球规模概况战两氧化碳排放的预期操做。

文献链接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2019/ee/c8ee03134g

小结

小大气中CO₂的浓度已经从自19世纪终期以去的280 ppm删减至古晨的400 ppm，降降两氧化碳浓度的足艺探供已经迫正在眉睫。小编希看小大家多多闭注催化两氧化碳复原复原足艺，而且也从自己做起节能减排，救命天球母亲的运气，配开呵护咱们好以保存的他乡。

参考文献

1. Yuvraj Y. Birdja, Elena Pérez-Gallent, Marta C. Figueiredo, Adrien J. Göttle, Federico Calle-Vallejo, Marc T. M. Koper, Advances and challenges in understanding the electrocatalytic conversion of carbon dioxide to fuels. Nat. Energy., 2019, 4, 732-745.
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4. Liming Wang, Shizhang Qiao, Jianbo Wu, Zongyou Yin, Surface strategies for catalytic CO₂reduction: from two-dimensional materials to nanoclusters to single atoms. Chem. Soc. Rev., 2019 DOI: 10.1039/c9cs00163h
5. Meili Ding, Robinson W. Flaig, Hai-Long Jiang, Omar M. Yaghi, Carbon capture and conversion using metal– organic frameworks and MOF-based materials. Chem. Soc. Rev., 2019, 48, 2783-2828.
6. Stephanie Nitopi, Erlend Bertheussen, Soren B. Scott, Xinyan Liu, Albert K. Engstfeld, Sebastian Horch, Brian Seger, Ifan E. L. Stephens, Karen Chan, Christopher Hahn, Jens K. Nørskov, Thomas F. Jaramillo, Ib Chorkendorff, Progress and Perspectives of Electrochemical CO₂Reduction on Copper in Aqueous Electrolyte. Chem. Rev., 2019, 119, 7610−7672.
7. Dunfeng Gao, Rosa M. Arán-Ais, Hyo Sang Jeon, Beatriz Roldan Cuenya, Rational catalyst and electrolyte design for CO₂electroreduction towards multicarbon products. Nat. Catal., 2019, 2, 198–210.  
8. Thomas Burdyny, Wilson A. Smith, CO₂reduction on gas-diffusion electrodes and why catalytic performance must be assessed at co妹妹ercially-relevant conditions. Energy Environ.Sci., 2019, 12, 1442-1453.

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